(57)【要約】【課題】中・高速で空転している状態での速度推定を可能にして、滑らかに起動できるようにした誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置を提供する。【解決手段】電流調節手段１０６，１０７と、座標変換手段１０９と、電流・磁束演算手段１１０と、少なくとも誘導電動機１１２の一次電流検出値、一次電流推定値、二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段１１１と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、速度推定手段１１１は、空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分（例えばトルク軸電圧指令値ｖｑ＊）を二次磁束推定値φｒ∧により除算した結果を、回転速度推定値ωｒ∧の演算に用いる。【選択図】図１
2007135281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値に基づいて一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を、回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項２】
速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧指令値のトルク軸成分を用いたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、
誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧検出値のトルク軸成分を用いたことを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項５】
速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【請求項６】
速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、
この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、
誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、
少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、
を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いることを特徴とする誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度センサを用いずに誘導電動機をベクトル制御するための速度センサレスベクトル制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の速度センサレスベクトル制御装置として、例えば特許文献１に従来技術として記載されたものが知られている。
図１１は、この特許文献１に図３として記載された速度センサレスベクトル制御装置の機能ブロック図であり、いわゆる適応二次磁束オブザーバを用いた代表的な速度センサレスベクトル制御装置を示している。
【０００３】
図１１において、インバータ１０１、電流検出手段１０２、３相−２相変換手段１０３，１０４、座標変換手段１０５，１０９、電流調節手段１０６，１０７、磁化電流指令演算手段１０８、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１を組み合わせて、誘導電動機１１２を駆動している。
ここで、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１が適応二次磁束オブザーバを構成している。
【０００４】
次に、図１１の動作を説明する。
３相−２相変換手段１０４を経た誘導電動機１１２の一次電流検出値ｉｓ（その静止座標上の二軸成分をｉｓａ，ｉｓｂとする）は、電流・磁束推定手段１１０からの二次磁束推定値φｒ∧（その静止座標上の二軸成分をφｒａ∧，φｒｂ∧とする）を回転座標の基準として座標変換手段１０５によりｄ−ｑ軸回転座標成分に変換され、トルク電流ｉｑ及び磁化電流ｉｄになる。
電流調節手段１０６，１０７は、トルク電流ｉｑ、磁化電流ｉｄがトルク電流指令ｉｑ＊、磁化電流指令ｉｄ＊にそれぞれ一致するように調節動作を行う。なお、磁化電流指令ｉｄ＊は、磁束指令φ＊が入力される磁化電流指令演算手段１０８によって計算される。
【０００５】
電流調節手段１０６，１０７から出力されるトルク軸電圧指令値ｖｑ＊及び磁束軸電圧指令値ｖｄ＊は、座標変換手段１０９により３相の一次電圧指令値ｖｓ＊に変換され、インバータ１０１に与えられる。インバータ１０１は、一次電圧指令値ｖｓ＊通りの電圧を出力するように内部の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する。
【０００６】
電流・磁束推定手段１１０には、３相−２相変換手段１０３から出力される一次電圧相当値としての一次電圧検出値ｖｓ（その静止座標上の二軸成分をｖｓａ，ｖｓｂとする）及び３相−２相変換手段１０４からの一次電流検出値ｉｓが入力されており、この電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１では、以下のようなアルゴリズムに基づいて誘導電動機１１２の回転速度を推定している。
【０００７】
まず、誘導電動機１１２の状態方程式は数式１のように表される。なお、数式１において、Ｒｓは一次抵抗、Ｒｒは二次抵抗、Ｌｓは一次インダクタンス、Ｌｒは二次インダクタンス、Ｌｍは相互インダクタンス、ωｒは回転速度、σはもれ係数である。
【０００８】
【数１】
2007135281.tif 000003
【０００９】
数式１は、制御対象への入力としての一次電圧ｖｓと、出力としての一次電流ｉｓ、二次磁束φｒとの関係を示すもので、一次電圧ｖｓが与えられれば、そのときの回転速度ωｒに応じた一次電流ｉｓ及び二次磁束φｒが求まることを示している。
しかし、速度センサを備えていない装置では、回転速度ωｒを正しく求めることができないため、実際の一次電流ｉｓ、二次磁束φｒと、数式１によって求まる一次電流ｉｓ、二次磁束φｒとは通常異なっている。
【００１０】
そこで、電流・磁束推定手段１１０及び速度推定手段３０１では、それぞれ数式２及び数式３に示す演算処理を行い、一次電流推定値ｉｓ∧と一次電流検出値ｉｓとの偏差をゼロにする適応動作により回転速度推定値ωｒ∧を推定すると共に、その速度推定値ωｒ∧に基づいて一次電流ｉｓ及び二次磁束φｒを推定している。
なお、数式２において、ｇ１１〜ｇ２４は適応オブザーバゲインを示し、数式３において、Ｋｐは比例演算ゲイン、Ｋｉは積分演算ゲインを示す。また、これらの数式において、∧は推定値を表す記号である。
【００１１】
【数２】
2007135281.tif 000004
【００１２】
【数３】
2007135281.tif 000005
【００１３】
ここで、図１２は数式３を実現する速度推定手段３０１の構成を示しており、加算手段２０３により求めた一次電流偏差（ｉｓ−ｉｓ∧）と磁束推定値φｒ∧との外積を外積手段２０２により求め、その出力をＰＩ演算手段２０１に与えて回転速度推定値ωｒ∧を求めている。そして、この速度推定値ωｒ∧は電流・磁束推定手段１１０に入力されて一次電流及び磁束の推定に用いられると共に、速度目標値との偏差の算出に用いられてその偏差が速度調節手段（図示せず）に入力され、前記トルク電流指令ｉｑ＊が生成されることになる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２５８２９８号公報（［０００３］〜［００１７］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のように、特許文献１では、一次電流の偏差と磁束推定値φｒ∧との外積を比例・積分演算して回転速度推定値ωｒ∧を求めている。
しかし、誘導電動機１１２が中・高速で、インバータ１０１との間でエネルギー授受がなく慣性力で空回り（以下、空転ともいう）している状態から励磁電流を通流しても、回転速度に同期した交番磁界を生成できず、図１３に示すように速度実際値に対して速度推定値がかけ離れたものとなり、回転速度を正確に推定できないため誘導電動機１１２を起動できないという問題があった。
このため、本発明の解決課題は、中・高速で空転している状態からの励磁通流にて速度推定を可能にして滑らかに起動できるようにした誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値（一次電圧検出値または一次電圧指令値をいう。以下同じ。）及び回転速度推定値に基づいて一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。
【００１７】
請求項２に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた一次電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２において、誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧指令値のトルク軸成分を用いたものである。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、請求項１または２において、誘導電動機の一次電圧のトルク軸成分として、一次電圧検出値のトルク軸成分を用いたものである。
【００２０】
請求項５に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束推定値により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。
【００２１】
請求項６に記載した発明は、速度センサを持たない誘導電動機をインバータにより駆動するためのベクトル制御装置であって、
誘導電動機の一次電流検出値から得たトルク電流及び磁化電流がトルク電流指令及び磁化電流指令にそれぞれ一致するように調節動作する電流調節手段と、この電流調節手段の出力に基づいて前記インバータに与える一次電圧指令値を生成する座標変換手段と、誘導電動機の一次電流検出値、一次電圧相当値及び回転速度推定値から一次電流推定値及び二次磁束推定値を演算する電流・磁束演算手段と、少なくとも前記一次電流検出値、一次電流推定値及び二次磁束推定値を用いて回転速度推定値を演算する速度推定手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記速度推定手段は、誘導電動機の空転時の磁化電流指令に応じた誘起電圧のトルク軸成分を二次磁束指令により除算した結果を回転速度推定値の演算に用いるものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、誘導電動機が空転している状態からでも、磁化電流指令に応じた励磁電流を通流して一次電圧のトルク軸成分と二次磁束との比による補正項を回転速度の推定に用いることにより、誘導電動機の回転速度を正確かつ速やかに推定することができる。これにより、誘導電動機が中・高速で空転している状態からでも、不要なトルクをほとんど発生することなく滑らかに起動することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図であり、図１１と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
すなわち、この実施形態では、図１１における速度推定手段３０１の代わりに、電流調節手段１０６から出力されるトルク軸電圧指令値ｖｑ＊も入力とする速度推定手段１１１を備えており、この速度推定手段１１１は、一次電流推定値ｉｓ∧、一次電流検出値ｉｓ、磁束推定値φｒ∧及びトルク軸電圧指令値ｖｑ＊に基づいて回転速度推定値ωｒ∧を演算する。
【００２４】
次に、この実施形態の動作を説明する。なお、速度推定手段１１１以外の動作は図１１と同様である。
図１において、速度推定手段１１１は、数式４に従って速度推定値ωｒ∧を求める。
【００２５】
【数４】
2007135281.tif 000006
【００２６】
この数式４を数式３と比較すると、数式４では右辺の第１項が補正項として追加されており、この補正項の演算に磁束推定値φｒ∧及びトルク軸電圧指令値ｖｑ＊を用いている。
誘導電動機１１２が空転している時に磁化電流指令ｉｄ＊に従って励磁電流を流すと、トルク軸電圧指令値ｖｑ＊はトルク軸の誘起電圧よりも固定子側の励磁電流による電圧降下分だけ大きくなる。このトルク軸電圧指令値ｖｑを磁束推定値φｒ∧により除算した値を数式４のように補正項として加算すると、図２の上段に示す如く回転速度推定値ωｒ∧が速度実際値を一旦超過するが、数式４の右辺第２項、第３項による従来（数式３）と同様の一次電流偏差の補正作用（一次電流推定値ｉｓ∧を一次電流検出値ｉｓに等しくするような適応動作）により、速度推定値ωｒ∧がその後、速度実際値の近辺に収束し、やがて速度実際値にほぼ一致する。
【００２７】
これにより、誘導電動機１１２が中・高速で空転している状態からでも、正しい回転速度を速やかに推定して滑らかに起動することが可能になる。また、図２の下段から明らかなように、磁化電流指令ｉｄ＊を与えた当初に発生する不要なトルクも、速度推定値ωｒ∧の安定に伴って徐々に抑制されることとなる。
【００２８】
次に、図３は本発明の第２実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図１における速度推定手段１１１の代わりに、磁束指令φ＊も入力として速度推定値ωｒ∧を演算する速度推定手段１２０を備えている。なお、速度推定手段１２０以外の構成及び動作は図１と同様である。
速度推定手段１２０は、数式５に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００２９】
【数５】
2007135281.tif 000007
【００３０】
数式５では、その右辺第１項のみが数式４と異なっており、本実施形態では、数式５の右辺第１項が補正項として作用している。すなわち、数式４の右辺第１項における磁束推定値φｒａ∧，φｒｂ∧の２乗和の平方根と磁束指令φ＊とはほぼ等しいため、第１実施形態と同様に、励磁電流通流時にトルク軸電圧指令値ｖｑ＊がトルク軸誘起電圧より大きくなることに着目した補正項を加えることで、速度実際値にほぼ等しい速度推定値ωｒ∧が得られるものである。
これにより、第１実施形態と同様に空転状態の誘導電動機１１２を速やかに起動することができる。
【００３１】
図４は、本発明の第３実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図１においてトルク軸電圧指令値ｖｑ＊が入力されていた速度推定手段１１１に代えて、トルク軸電圧ｖｑが入力される速度推定手段１２２を備え、更にこのトルク軸電圧ｖｑを生成する座標変換手段１２１を追加したものである。その他の構成及び動作は第１実施形態と同様である。
【００３２】
この実施形態の動作を説明すると、座標変換手段１２１は、３相−２相変換手段１０３を経た一次電圧検出値ｖｓａ，ｖｓｂをｄ−ｑ軸回転座標成分に変換して、トルク軸電圧ｖｑを算出する。このトルク軸電圧ｖｑは速度推定手段１２２に入力され、数式６に従って回転速度推定値ωｒ∧が演算される。
【００３３】
【数６】
2007135281.tif 000008
【００３４】
数式４と数式６との比較から明らかなように、この第３実施形態は、数式４におけるトルク軸電圧指令値ｖｑ＊が数式６におけるトルク軸電圧ｖｑとほぼ一致することに着目したものであり、トルク軸電圧指令値ｖｑ＊の代わりにトルク軸電圧ｖｑを用いることにより第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
次に、図５は、本発明の第４実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図４に示した第３実施形態に、すべり周波数演算手段１３２、加算手段１３３、積分手段１３４を追加し、電流・磁束推定手段１３０及び速度推定手段１３１の演算処理をｄ−ｑ軸回転座標上で行うようにしたものである。
【００３６】
すなわち、トルク電流推定値ｉｑ∧及び磁束軸磁束推定値φｄ∧がすべり周波数演算手段１３２に入力され、その出力であるすべり周波数ωｓと速度推定値ωｒ∧とが加算手段１３３にて加算されると共に、その加算結果を積分手段１３４により積分して基準位相角θが算出される。この基準位相角θは、座標変換手段１０９，１２１，１０５にそれぞれ入力されている。
【００３７】
なお、座標変換手段１２１は、一次電圧検出値ｖｓをｄ−ｑ軸回転座標上のトルク軸電圧ｖｑび磁束軸電圧ｖｄに分解し、これらの電圧成分は磁化電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑと共に電流・磁束推定手段１３０に入力される。電流・磁束推定手段１３０ではトルク電流推定値ｉｑ∧、磁化電流推定値ｉｄ∧、トルク軸磁束推定値φｑ∧及び磁束軸磁束推定値φｄ∧が演算され、これらの推定値が速度推定手段１３１に入力されている。
【００３８】
この実施形態の動作を説明すると、すべり周波数演算手段１３２は、数式７に従ってすべり周波数ωｓを求める。
【００３９】
【数７】
2007135281.tif 000009
【００４０】
積分手段１３３は、加算手段１３２により得たすべり周波数ωｓと回転速度推定値ωｒ∧との和（インバータ周波数ω１）を積分して基準位相角θを演算する。
電流・磁束推定手段１３０では、数式８に従って、トルク電流推定値ｉｑ∧、磁化電流推定値ｉｄ∧、トルク軸磁束推定値φｑ∧及び磁束軸磁束推定値φｄ∧を計算する。
【００４１】
【数８】
2007135281.tif 000010
【００４２】
上記の数式８は、従来技術として説明した数式２をｄ−ｑ軸回転座標に変換することにより求めることができる。なお、数式８の適応オブザーバゲインｇ'１１〜ｇ'２４は、数式２の適応オブザーバゲインｇ１１〜ｇ２４と異なるので、両者を区別する意味で「’」を付けてある。
また、速度推定手段１３１は、数式９に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００４３】
【数９】
2007135281.tif 000011
【００４４】
数式９の右辺第２項及び第３項における中括弧の成分は、一次電流偏差と推定磁束との外積をｄ−ｑ回転座標で記したものであり、第１〜第３実施形態の数式４〜６において固定座標で記したものと等価である。
従って、本実施形態においても、トルク軸電圧ｖｑを用いた数式９の右辺第１項の補正項の作用により、前記各実施形態と同様に速度推定値ωｒ∧を正確に得ることができる。
【００４５】
次いで、図６は、本発明の第５実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態では、図５の第４実施形態における速度推定手段１３１の代わりに、トルク軸磁束推定値φｑ∧を入力としない速度推定手段１４０を備えている。この速度推定手段１４０以外は、第４実施形態と構成及び動作が同一であるため、説明を省略する。
速度推定手段１４０は、数式１０に従って回転速度推定値ωｒ∧を演算する。
【００４６】
【数１０】
2007135281.tif 000012
【００４７】
数式９と数式１０とを比較してわかるように、数式１０は、数式９におけるφｑ∧をゼロとおいたものに相当している。トルク軸磁束φｑは理論上はゼロであるため、数式１０のようにφｑ∧をゼロとおいて回転速度推定値ωｒ∧を算出しても、第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
図７は、本発明の第６実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図６の第５実施形態における速度推定手段１４０の代わりに、磁束指令φ＊も入力とする速度推定手段１５０を備えている。この速度推定手段１５０以外は、第５実施形態と構成及び動作が同一であるため、説明を省略する。
速度推定手段１５０は、数式１１に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００４９】
【数１１】
2007135281.tif 000013
【００５０】
すなわち、この実施形態は、トルク軸磁束推定値φｑ∧がゼロである時に磁束軸磁束推定値φｄ∧と磁束指令φ＊とがほぼ等しいことに着目したものであり、速度推定手段１５０は、数式１１の右辺第１項の補正項の演算に、数式１０におけるφｄ∧に代えてφ＊を用いている。
本実施形態においても、第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
なお、図５の第４実施形態における速度推定手段１３１、図６の第５実施形態における速度推定手段１４０、図７の第６実施形態における速度推定手段１５０は、演算に何れもトルク軸電圧ｖｑを用いているが、図４の第３実施形態に関して説明したように、トルク軸電圧指令値ｖｑ＊とトルク軸電圧ｖｑとはほぼ一致しているので、トルク軸電圧ｖｑの代わりにトルク軸電圧指令値ｖｑ＊を用いても良い。
【００５２】
次いで、図８は本発明の第７実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図５の第４実施形態においてトルク軸電圧ｖｑが入力されている速度推定手段１３１に代えて、トルク軸誘起電圧ｅｑが入力される速度推定手段１６０を備え、更にトルク軸誘起電圧演算手段１６１を追加したものである。他の構成は図５と同様である。
【００５３】
次に、この実施形態の動作を説明する。なお、速度推定手段１６０及びトルク軸誘起電圧演算手段１６１以外は、図５の第４実施形態と同様であるため説明を省略する。
トルク軸誘起電圧演算手段１６１には、トルク軸電圧ｖｑと、インバータ周波数ω１と、磁化電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑが入力されており、数式１２に従ってトルク軸誘起電圧ｅｑを求める。なお、前述の如く、Ｒｓは一次抵抗、Ｌｓは一次インダクタンス、σはもれ係数である。
【００５４】
【数１２】
2007135281.tif 000014
【００５５】
一方、速度推定手段１６０は、数式１３に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００５６】
【数１３】
2007135281.tif 000015
【００５７】
この実施形態では、数式１３の右辺第１項の補正項の分子として、第４実施形態の数式９におけるｖｑに代えてｅｑを用いると共に、第５実施形態と同様にφｑ∧をゼロとして前記補正項の分母にφｄ∧を用いている。
本実施形態においても、誘導電動機１１２が空転している状態で励磁電流を流すと、上記補正項の作用によって回転速度推定値ωｒ∧が回転速度実際値にほぼ一致するようになり、不要なトルクをほとんど発生せずに滑らかに起動することが可能となる。
【００５８】
図９は、本発明の第８実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図８の第７実施形態における速度推定手段１６０の代わりに、磁束指令φ＊も入力とする速度推定手段１７０を備えており、その他の構成は図８と同様である。
速度推定手段１７０は、数式１４に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００５９】
【数１４】
2007135281.tif 000016
【００６０】
この実施形態は図７の第６実施形態と同様の着想に基づき、磁束軸磁束推定値φｄ∧と磁束指令φ＊とがほぼ等しい点に着目したものであり、数式１３の右辺第１項におけるφｄ∧を数式１４ではφ＊に置き換えた点のみが相違している。
本実施形態でも、第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
次に、図１０は本発明の第９実施形態を示す機能ブロック図である。
この実施形態は、図９の第８実施形態における速度推定手段１７０の代わりに、トルク軸磁束推定値φｑ∧を入力としない速度推定手段１８０を備えている。その他の構成は図９と同様である。
【００６２】
本実施形態において、速度推定手段１８０は、数式１５に従って回転速度推定値ωｒ∧を求める。
【００６３】
【数１５】
2007135281.tif 000017
【００６４】
この実施形態は図６の第５実施形態と同様の着想に基づくものであり、理論上はトルク軸磁束φｑがゼロであることから、数式１４におけるφｑ∧をゼロとして数式１５により回転速度推定値ωｒ∧を算出している。
本実施形態でも、第８実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
なお、上述した第４〜第９実施形態では、すべり周波数ωｓをすべり周波数演算手段１３２により数式７にて演算している。しかし、数式７のトルク電流推定値ｉｑ∧の代わりにトルク電流検出値ｉｑあるいはトルク電流指令値ｉｑ＊を用いると共に、磁束軸磁束推定値φｄ∧の代わりに磁束指令φ＊を用いても、同様にすべり周波数ωｓの演算が可能である。
【００６６】
また、上述した各実施形態では、電流・磁束推定手段１１０または１３０において、一次電流推定値ｉｓ∧及び磁束推定値φｒ∧の演算に一次電圧相当値としての一次電圧検出値ｖｓを用いているが、一次電圧指令値ｖｓ＊を用いても良い。この場合には、電圧検出器を備えないシステムにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】第１実施形態の動作説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第５実施形態を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第６実施形態を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第７実施形態を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第８実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第９実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１１】従来技術を示す機能ブロック図である。
【図１２】従来技術における速度推定手段の構成図である。
【図１３】従来技術の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１：インバータ
１０２：電流検出手段
１０３，１０４：３相−２相変換手段
１０５，１０９，１２１：座標変換手段
１０６，１０７：電流調節手段
１０８：磁化電流指令演算手段
１１０，１３０：電流・磁束推定手段
１１１，１２０，１２２，１３１，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，３０１：速度推定手段
１１２：誘導電動機
１３２：すべり周波数演算手段
１３３：加算手段
１３４：積分手段
２０１：ＰＩ演算手段
２０２：外積手段
２０３：加算手段
φ＊：磁束指令
ｉｑ＊：トルク電流指令値
ｉｄ＊：磁化電流指令値
ｖｑ＊：トルク軸電圧指令値
ｖｄ＊：磁束軸電圧指令値
ｖｓ＊：一次電圧指令値
ｖｓ：一次電圧検出値
ｉｓ：一次電流検出値
ｖｑ：トルク軸電圧検出値
ｖｄ：磁束軸電圧検出値
ｉｑ：トルク電流検出値
ｉｄ：磁化電流検出値
ｉｑ∧：トルク電流推定値
ｉｄ∧：磁化電流推定値
φｄ∧：磁束軸磁束推定値
φｑ∧：トルク軸磁束推定値
θ：基準位相角
ωｒ∧：速度推定値
ω１：インバータ周波数
ｅｑ：トルク軸誘起電圧検出値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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